冬奧黑科技——“雪花”主火炬臺、會發光的舞臺一文讀懂北京冬奧開幕式

楊清清

2022年2月4日晚間，北京冬奧會的開幕式注定不同凡響。

全球最大的8K超高清地面顯示系統、橄欖枝環繞的巨型“雪花”形主火炬臺、人工智能捕捉……在冬奧會這場融合數字科技與美學創新，極富科技感、立體感、動態感、唯美感和體驗感的全新視覺盛宴中，科技元素在其中驚艷亮場。

這些科技元素背后都有哪些秘密？讓我們來一起揭曉。

“雪花”主火炬臺

開幕式上，最受矚目的，無疑是巨型“雪花”形主火炬臺。當閃耀著晶瑩剔透的光芒緩緩升空，伴隨圣火點亮，將整個開幕式氣氛推向高潮。

21世紀經濟報道記者了解到，這一前所未有的雪花形態主火炬臺，無論是整體硬件支撐還是軟件系統，均由京東方自主研發設計。

據介紹，主火炬臺直徑達14.89米，由96塊小雪花形態和6塊橄欖枝形態的LED雙面屏創意組成，采用雙面鏤空設計，嵌有55萬余顆LED燈珠，每一顆燈珠都由驅動芯片的單一信道獨立控制。

為實現導演組火炬臺要像“鉆石般璀璨閃耀”的創意理念，京東方核心研發團隊通過500多張設計圖紙和近10輪的制樣，研發出目前行業內發光面最窄的單像素可控異形顯示產品，充分呈現雪花的線條感和細膩的畫面顯示效果。

火炬點燃那一刻，巨型雪花屏由中心向四周輻射開來，閃耀出波浪般層層遞進的璀璨光芒，快速變換、完美同步的顯示畫面背后，采用的是京東方AIoT技術體系及自主研發的同/異步兼容信發系統，異步集控能在極短時間內將大規模視頻內容快速下發，同步集控確保102塊雙面屏幕實現毫秒級響應。

此外，“主路+環路”備份的高冗余控制系統確保了火炬臺播控系統的超高可靠性。同時，通過采用LoRa（遠距離無線電）低延遲控制系統搭配同步播放時間校正技術，進一步確保指令下發萬無一失，實現視頻畫面完美協同。

而為包括這個系統在內的整個舞臺裝置運行提供技術支持和安全保障的，是中國航天科技集團的團隊，“他們確實是拿我們國家火箭發射和運行太空站的方式，來運行整個開幕式的舞臺裝置。”北京冬奧組委開閉幕式工作部部長、國家體育場運行團隊主任常宇對媒體說。

會發光的舞臺

開幕式上流光溢彩的舞臺與演員表演交相輝映，實時互動，同樣成為了關注的焦點。

據了解，此次開幕式的舞臺地面是目前全球最大的8K超高清地面顯示系統，整體面積達10393平方米，采用多個8K+級分辨率的畫面融合技術，超大規模的光學校正算法可對每個顯示畫面進行像素點級的光學校正，可實現100000：1超高對比度、3840Hz超高刷新率，以及29900×15096超高分辨率的超高清絢麗畫面。

通過搭載京東方自主研發的超大規模顯示模組控制與同步系統，還可實時捕捉演員行進軌跡，實現畫面與演員的無縫互動。

需要注意的是，在長達5個月的高強度排演及冬季零下30攝氏度的極端低溫雨雪天氣，地面顯示系統依然能實現穩定運行，由此可見其穩定性與可靠性。

“我們歷時三年，以‘數字科技’為載體，以‘傳統與創新結合’為立意，圍繞主火炬臺打造璀璨夢幻的冰雪意境，用視覺藝術向世界講述新時代的中國文化故事，”開幕式視效總監、視效總制作團隊黑弓Blackbow負責人王志鷗表示，而這些視覺內容的呈現需要與硬件技術的高度協同和完美配合。全球領先的顯示技術和智慧系統，則讓開幕式的創意內容達到了最好的呈現效果。

《雪花》背后的AI技術

冬奧開幕式中，《雪花》這一節目令人印象深刻。漫天流動的風雪在滑冰運動員的腳下實時消散、600多個孩子如晶瑩的雪花在舞臺上歡笑嬉戲。

這些令人印象深刻的畫面，是人工智能與藝術設計的完美融合。架設在國家體育場6層的4臺高清攝像機拍攝到孩子們的實時位置與動作后，將視頻信號送到邊緣計算系統中進行三維信號重建及渲染，再將生成的藝術形象呈現在地面的LED大屏上。這個傳遞與反饋的過程以毫秒計，且以強大算力確保演員與大屏中藝術形象互動的實時性與流暢性。在如此大的場地，對超過600人進行集體實時捕捉互動，尚屬世界首次。

同樣的技術，也應用在了《致敬人民》一節里。通過演員與現場鋪設的大屏實現實時互動，達到了僅靠排練無法達成的流暢效果，將唯美藝術和奧林匹克精神傳遞給世界。

之所以能夠實現這樣炫酷的節目效果，是英特爾以基于其至強可擴展處理器的3DAT技術，聯合北京電影學院等第三方專業團隊定制開發了“基于人工智能技術的演出實時特效系統”。即使是在燈光很暗的夜里，視頻也能準確識別出孩子們的位置與動作。值得一提的是，據分導演介紹，舉著和平鴿造型的孩子們在地面的奔跑走動是隨意、放松的，而不是整齊劃一編排的。

據介紹，在覆蓋范圍上，英特爾依賴于先進的AI算法專門設計開發了多個人體檢測AI模型，可以穩定精準識別場中上百名演員，最終利用多相機標定結果實時輸出他們的真實位置信息，只采用了4臺攝像機就做到了覆蓋全場并完成信息采集。

在實時性上，攝像機將采集到的數據信號，通過光纖傳輸到國家體育場內搭載了第三代英特爾至強可擴展處理器的邊緣計算系統上，它的強大算力可滿足實時、大量、精準度要求高的圖形、影像處理和3D建模、數據分析需求。

而在傳輸效率上，“基于人工智能技術的演出實時特效系統”通過英特爾OpenVINO視覺工具套件進行開發，通過Intel DL Boost技術使能，進而實現精準、流暢、實時的視頻數據讀取和處理，從圖像采集、識別到檢測和處理，只需要不到幾十毫秒的時間。

“我不想把科技定義成藝術的輔助者，它越來越多地成為了藝術的重要組成部分。”北京冬奧會和冬殘奧會開閉幕式總導演張藝謀從藝術創作的角度肯定了創新技術的作用，“就像冬奧會開幕式中的人與‘湖面’、‘雪花’的互動，這種流暢的效果不是僅靠反復排練就能達到的，而創新技術幫我們實現了創意，它讓藝術發揮更大魅力。”

開幕式通暢轉播

開幕式無疑是一場精彩絕倫的視聽盛宴。全球觀眾能夠欣賞到這樣的冬奧盛事，也離不開強有力、高可靠的通信網絡服務。

據中國聯通方面介紹，開幕式通信保障任務涉及固定通信、移動通信、焰火燃放、應急通信、公網對講、安檢大棚、視頻轉播（OBS）、5G創新等8個專項，以及指揮部日常辦公通信服務保障。

就此，中國聯通確保所有節點聯絡光纜均采用雙路由雙上聯，保障各類專線471條、固定電話及無線固話115部、公網對講（POC）終端241臺、WiFi點位495個、基站85個、室分點位895個、OTN網絡點位1692個、 OIN網絡點位301個，綜合布線3032條。

同時，中國聯通開通應急通信車2輛，鋪設各類型臨時光纜45余公里、馬道1800余塊，并對長途骨干網光纜、央視圖像視頻傳送光纜、承載冬奧會重保大客戶業務光纜等管線設備實施重點保障，累計巡查光纜900條，共計6000余公里。

據了解，本次開幕式中國聯通共出動各類保障人員3.12萬人，保障車輛8883輛，確保活動期間通信暢通。

鳥巢插上“數字羽翼”

作為北京2022年冬奧會開幕式舉辦場館，鳥巢在2月4日晚間吸引著全球的目光。而這樣的一個重要場館，已經經過了精心部署，實現5G全覆蓋。

在開幕式上，聯通5G網絡滿足了現場觀眾、演職人員近4萬人在線收發短視頻、視頻通話、直播等業務，同時滿足場外觀眾沉浸式直播體驗需求。

此外，中國聯通焰火保障團隊歷經6個月的準備、數百小時的測試，在4次全要素演練及開幕式正式保障中，保障人員在低溫環境現場值守累計時長達64小時。

移網團隊創新采用了“分布式大規模天線技術”“空頻多維5G能力融合”“載波聚合”“全面的SA網絡”“5G切片”等八大“黑科技”，為鳥巢打造了全面覆蓋極致容量的先進5G網絡，使其5G能力相比4G提升了20倍以上，完全滿足場芯運動員5G網絡體驗及全場數萬名觀眾的用網要求。

值得注意的是，本次冬奧會除了全場景移動視頻直播外，諸多媒體通過采用中國聯通5G網絡切片，可隨時隨地做到通訊信號接入，實現了開幕式現場照片及視頻的實時回傳，使鳥巢成為真正的5G千兆場館。

（文章來源21世紀經濟報道，圖片來源央視畫面和中國聯通官網）